Balancing Activity and Selectivity in Two‐Electron Oxygen Reduction through First Coordination Shell Engineering in Cobalt Single Atom Catalysts

催化作用 选择性 化学 过氧化氢 电化学 吸附 密度泛函理论 氧气 无机化学 物理化学 计算化学 有机化学 电极
作者
Kai Sun,Ruihu Lu,Yuge Liu,J. K. G. Webb,Muhammad Hanif,Yufei Zhao,Ziyun Wang,Geoffrey I. N. Waterhouse
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:64 (5): e202416070-e202416070 被引量:29
标识
DOI:10.1002/anie.202416070
摘要

Abstract The electrochemical two‐electron oxygen reduction reaction (2e − ORR) offers a potentially cost‐effective and eco‐friendly route for the production of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ). However, the competing 4e − ORR that converts oxygen to water limits the selectivity towards hydrogen peroxide. Accordingly, achieving highly selective H 2 O 2 production under low voltage conditions remains challenging. Herein, guided by first‐principles density functional theory (DFT) calculations, we show that modulation the first coordination sphere in Co single atom catalysts (Co−N−C catalysts with Co‐N x O 4‐x sites), specifically the replacement of Co−N bonds with Co−O bonds, can weaken the *OOH adsorption strength to boost the selectivity towards H 2 O 2 (albeit with a slight decrease in ORR activity). Further, by synthesizing a series of N‐doped carbon‐supported catalysts with Co‐N x O 4‐x active sites, we were able to validate the DFT findings and explore the trade‐off between catalytic activity and selectivity for 2e − ORR. A catalyst with trans ‐Co‐N 2 O 2 sites exhibited excellent catalytic activity and H 2 O 2 selectivity, affording a H 2 O 2 production rate of 12.86 and an half‐cell energy‐efficiency of 0.07 during a 100‐hours H 2 O 2 production test in a flow‐cell.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
田様应助宋嘉新采纳,获得10
1秒前
缥缈孤晴发布了新的文献求助10
1秒前
1秒前
Ding发布了新的文献求助10
1秒前
QY完成签到,获得积分10
1秒前
传奇3应助南北采纳,获得10
1秒前
2秒前
Lucky发布了新的文献求助30
3秒前
啊哦发布了新的文献求助10
3秒前
3秒前
4秒前
4秒前
4秒前
戎戎发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
xxl发布了新的文献求助10
5秒前
初景应助Qi36采纳,获得20
6秒前
suyuanqc发布了新的文献求助10
6秒前
皮皮团发布了新的文献求助10
6秒前
香蕉觅云应助罗春燕采纳,获得10
7秒前
典雅的如之完成签到,获得积分10
7秒前
7秒前
张勇发布了新的文献求助10
7秒前
MR_H应助左琦采纳,获得10
8秒前
wjw发布了新的文献求助10
8秒前
和谐的冷亦完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
须臾完成签到,获得积分10
9秒前
乐观生活发布了新的文献求助10
9秒前
aajhajkahna应助南玖啦采纳,获得10
9秒前
情怀应助小喵采纳,获得10
10秒前
ztt发布了新的文献求助10
10秒前
哦呵发布了新的文献求助20
10秒前
10秒前
李基米德完成签到,获得积分10
10秒前
文献求助人完成签到,获得积分10
11秒前
随便起个名完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
13秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Les Mantodea de Guyane: Insecta, Polyneoptera [The Mantids of French Guiana] 2500
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 610
Curating Socialism: A Handbook of International Art Exhibitions 1947-1989 530
Soil mites of the family Rhagidiidae (Actinedida: Eupodoidea). Morphology, Systematics, Ecology 520
A First Course in Options Pricing Theory 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7461323
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9056903
关于积分的说明 19308260
捐赠科研通 7083824
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3243970
关于科研通互助平台的介绍 2411664
邀请新用户注册赠送积分活动 2228586